Modèle d'économie circulaire appliqué à un digesteur anaérobique en cohabitation avec un électrolyseur et une unité de méthanation biologique afin de produire un supplément de biométhane injectable dans un réseau gazier

L'objectif général du projet de recherche est d'augmenter la production de biométhane d'une plateforme de méthanisation grâce à un système combiné de digesteur anaérobique (DA) en cohabitation avec une unité de production d'hydrogène et une unité de méthanation biologique. Aujourd'hui, le CH₄ des DA conventionnels est majoritairement produit par méthanogénèse acétoclastique. Cependant, la fraction de CO₂ du biogaz n'est généralement pas utilisée et est rejetée directement dans l'atmosphère. 

La littérature recense de plus en plus de recherches sur la conversion du CO₂ des gaz de digestion afin de produire un supplément de CH₄ et ainsi réduire les émissions de GES de la plateforme de valorisation. Ultimement, l'ajout des technologies proposées au projet de biométhanisation permettrait une conversion théorique entre 75-90% de la masse de CO₂ en présent à l'intérieur du biogaz et permettrait ainsi d'accroître la production en biométhane de 52-71%, passant de 5 M Nm³ de CH₄/an (sans les technologies proposées) à 7,6-8,5 M Nm³ (avec les technologies proposées).

Concernant la quantification annuelle des émissions de GES réduites ou évitées grâce à la mise en place du projet avec l'application des technologies, les émissions de la solution sont négatives, puisque le CO₂ qui aurait été émis dans l'atmosphère est plutôt utilisé par le biométhaniseur pour être converti en CH₄ ; et les émissions du scénario de référence sont reliés aux GES qui auraient été émis normalement si le gaz naturel conventionnel avait été mis en combustion (basé sur une approche d'analyse de cycle de vie du berceau à la combustion). Ainsi, la différence d'émissions de GES réduites ou évitées entre les deux scénarios est estimée à -24,647 tCO₂e/an grâce à la mise en place des technologies proposées. Le fait d'utiliser le biométhane du DA ainsi que le méthane de synthèse du biométhaniseur en substitut au gaz naturel fossile permettrait donc d'éviter ces émissions et de créer des crédits compensatoires de carbone.

Concernant l'estimation du coût par tonne de CO₂e réduite ou évitée au Québec, deux scénarios ont été développés. Pour ce qui est du scénario optimiste, avec un tarif de vente du gaz naturel appliqué au résidentiel (18,57$/GJ ; 0,71$/m³), le coût par tonne de CO₂e réduite ou évitée est de 96,91$/tCO₂e. En revanche, pour ce qui est du scénario pessimiste, avec un tarif de vente du gaz naturel appliqué à l'industrie (6,80$/GJ ; 0,26$/m³), le coût par tonne de CO₂e réduite ou évitée est de 243,42$/tCO₂e. La moyenne de ces deux scénarios est de 170,17$/tCO₂e.